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2009.05.30

インスタントコーヒーをかきまぜる時の音がだんだん高くなるのはなぜ?

Uni_2612 起きると、まずコーヒーを淹れて飲みます。というか、私は一日一食(夕食のみ)なので、朝はコーヒーを2杯飲むだけです。
 で、今日も朝5時、優雅に早朝コーヒーをいただこうかと思ったら、あれれ?買い置きしておいたはずのコーヒー・ペーパーが見当たらないぞ。どこにしまいこんだんだ?
 朝の習慣が崩れるというのは、一日のスタートとしてはあまり望ましくない事態です。しかたなく、たまたま見つけたインスタント・カフェオレを飲むことにしました。
 スティックから粉末をカップに入れ、沸かしたお湯を注ぎます。トクトクトク…この音の音程がだんだん高くなるのは、これは理屈でわかります。楽器みたいなものです。
 さて、それでいよいよ、かきまぜる段になりました。スプーンを回します。すると、スプーンとカップが触れ合う音が聞こえてきますよね。その音程もまただんだん高くなります。
 のちにもう一杯入れて録音してみました(笑)。
 こちらです。
 これは皆さんも経験なさっていることと思います。今まで、私も何度となくこの妙なる音楽を聞いてきたわけですが、なんでだろうと思ったのは、実は今日が初めてでした。
 2杯目、すなわち録音した時は、スプーンを回転させる速度をなるべく一定に保つようにしてみました。なんとなく、回転が速くなると音程が高くなるような気がしたからです。これはモーター音やエンジン音からイメージされるとおりですね。
 しかし、結果は上の録音のように、やっぱり高くなっていく。これはいったいなんでなんでしょう。
 私の足りないおミソで考えられる理由…というか、なんとなくイメージされる因果関係の「因」を書き出してみました(全然科学的ではありません)。あえて、先ほどの回転速度も入れておきます。

1 液体の回転速度(流体速度)
2 溶解の度合い(固体と液体の比率)
3 カップの温度変化
4 気泡の量(液体と気体の比率)

 1については、先ほどの実験の結果却下。2はあり得ますね。固体と液体では音の速度も変わりますし、伝達しやすい周波数にも変化が生じそうです。3は、たとえばただのお湯とか、ドリップしたコーヒーをかきまぜても、全く音程は変化しませんので却下。4も2と同様の理由で可能性があります。
 皆さんは、どうお考えでしょうか。これって、みんなが経験している割に、なぜか考えられてこなかったんじゃないでしょうか。
 私なんか、おそらくもう数百回聞いていながら、全然疑問に思わなかった…どころか、この音程が上がり切ったらかきまぜ終了!みたいなシグナルとして聞いていたりして(笑)。
 しかし、いざ考えてみたら、やっぱりわからない。2と4を確かめようにもどう実験していいかわからん。というわけで、ネットで調べてみたら、百家争鳴、侃々諤々。だいたい私の考えた四つの意見があったり、「気分がハイになって実際は変化していない音程が高くなっているように聞こえる」という2ちゃんぽい意見もあったり、とっても面白いことになっていました。
 と、そこに伏兵現る。な、なんと、高校生がこの謎に挑んで、なんとか賞まで獲っていた!
 こちらです。
 むむむ、4ってことか…。やるな大門高校理科部。
 私の足りないおミソでは、どうも音速と周波数の関係がいまいちよくわからないのですが、経験上、弾性と音程の関係というのはわかりますね。ま、簡単に言うと、金属みたいな硬いものを叩いた時はキンキン高い音がするし、軟らかいものではボンボン低い音がします。
 また、遠くの雷は低い音がしますよね。これは空気(気体)が高音を伝達しにくいからでしょう。
 自分の声を録音すると低く聞こえるというのも関係がありそうです。自分の声はふだん、空気の振動とともに骨という固体の振動の両方を聞いています。録音は空気(気体)だけですからね。
 ま、あんまり安直に妄想しますと、科学的ボロが出てしまうので、このへんでやめときます。
 ただ、一つ、私の仮説の2も多少あるような気がするのですが。つまり、2と4の複合的な「果」だと思うんですけど、どんなもんでしょうね。

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コメント

コーヒーはいつもドリップで入れて、砂糖は入れないので、かきまぜるという行為の頻度が少なく、気がつかないでいました。それだけに興味をそそられます。

読んでいてすぐに思いついた実験方法が、グラスに氷を入れた時と入れない時の音の違いです。
帰ってきて、さっそくやってみました。全く同じグラスが二つあれば理想ですが、うちはバラバラなので、ひとつのグラスの音を耳で記憶するという、実験としては甚だ原始的で不確かな方法です。

まずビニールテープなどで印をつけたところまで水を入れて、叩いてみる。次に同じラインで氷入りの水でやってみる。くぐもった音がする。また、水だけでやってみる。……ん?水だけのほうが、澄んだ高音に聴こえるぞ! 
と、最初は感動しましたが、本当にそうだろうか? 反響がいいだけで、要するに倍音の高音の部分がよく聞こえてくるだけじゃないだろうか?との疑念が浮上してきて、なんだかわからなくなりました。
と言うか、振動の高音部が内容物(固体や気泡)に吸収されてしまうんじゃないか、……とか。
こちとらは科学のシロウトなので、適切な表現ではないかもしれません。

氷は固体ですが気泡も含んでいます。でもインスタントコーヒーの粉よりは、気泡の率が少ないような気もします。だから、固体説もあながち捨てられない、というひとつの材料にはなるでしょうか。

ここは米村でんじろう先生の意見も、ぜひ聞きたいところです。

投稿: Dr.TOM | 2009.05.31 23:46

Dr.TOMさん、おはようございます。
いやあ、さすがDr.TOMさんですね。
さっそく実験してくださったなんて!
固体説も捨てがたいですよね。
私もシロウトですから、これ以上どうやって考証すればいいかわかりません。
文系、特に怪し系はいろいろと妄想してればいいんで楽しいですよね(笑)。

投稿: 蘊恥庵庵主 | 2009.06.02 08:10

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